EGR

Temos:

Bendras
EGR sistemos paskirtis
Operacija
Aukšto ir žemo slėgio EGR
Trūkumai ir galimi gedimai
EGR aušintuvas

Bendrieji:
EGR (išmetamųjų dujų recirkuliacija), kai kurių markių dar vadinama „UGR“ (išmetamųjų dujų recirkuliacija), atlieka dalį išmetamųjų dujų grąžinimo į variklį. EGR vožtuvas naudojamas tiek benzininiuose, tiek dyzeliniuose varikliuose. EGR yra sumontuotas variklio bloko išmetimo pusėje.

Nuo išmetimo kolektoriaus iki EGR aušintuvo eina storas metalinis vamzdis. Tai atvėsina šiltas išmetamąsias dujas (šilumokaičio poveikis). Iš EGR aušintuvo išmetamosios dujos patenka į EGR vožtuvą, kuris sumaišo išmetamąsias dujas su tiekiamu oru. EGR gali būti atliekamas kaip aukšto slėgio (trumpasis maršrutas) arba žemo slėgio (ilgas maršrutas). Abi sistemos turi savų privalumų ir trūkumų. Tai aprašyta skyriuje Aukšto ir žemo slėgio EGR (toliau šiame puslapyje).

EGR vožtuvą ir vamzdžius galima montuoti skirtingose vietose, tačiau išmetamosios dujos visada išleidžiamos kuo arčiau išmetimo kolektoriaus. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytos vietos, kur ant variklio bloko sumontuoti EGR komponentai.

Kadangi EGR vožtuvą reikia atidaryti arba visiškai uždaryti keliose padėtyse, naudojamas vienas žingsninis variklis valdyti vožtuvą.

EGR sistemos paskirtis:
Į gryną orą variklio įsiurbimo takoje įpilant nedidelius išmetamųjų dujų kiekius, sumažėja deguonies kiekis degimui. Mažesnis deguonies santykis lemia „mažiau gerą“ degimą. Degimo greitis ir degimo temperatūra mažėja. Žemesnė degimo dujų temperatūra sumažina azoto oksido (NOx) kiekį. Dėl to išmetamosios dujos tampa švaresnės, o tai atitinka aplinkosaugos reikalavimus.

Senesniuose varikliuose EGR vožtuvas uždaromas, kai variklis šaltas. Naujuose varikliuose vožtuvas atidaromas ir tada, kai variklis šaltas, todėl šiltos išmetamosios dujos padeda sušildyti variklį. EGR neveikia greitėjant, lėtėjant ir dirbant tuščiąja eiga. Esant dalinei apkrovai, operacija visiškai išnaudojama.

Operacija:
Kompiuteris kontroliuoja išmetamųjų dujų kiekį, kuris gali būti grąžintas į variklį, remdamasis šiais duomenimis:

Variklio apkrova (EGR veikia tik esant dalinei apkrovai; esant pilnai apkrovai vožtuvas uždaromas).
Variklio greitis (jei greitis per mažas arba per didelis, vožtuvas uždarytas).
Įeinančio oro temperatūra.

Kompiuteris naudoja šiuos duomenis solenoidiniam vožtuvui valdyti tam tikru darbo ciklu. Jei skirtumas minimalus, vakuuminis keitiklis valdomas taip, kad EGR vožtuvas neįsijungtų. Šioje ramybės padėtyje solenoidinis vožtuvas perduoda išorinio oro slėgį EGR vožtuvui. Tačiau jei įsiurbto oro kiekis yra didesnis nei reikiamas oro kiekis, solenoidinis vožtuvas valdomas taip, kad vakuumas iš vakuuminio siurblio būtų nukreiptas ir į EGR vožtuvą. Solenoidinis vožtuvas reguliuoja vakuumą nuo vakuuminio siurblio iki EGR vožtuvo. Dėl to EGR vožtuvas atsidaro tiek, kad skirtumas tarp reikiamo ir įsiurbto oro visada yra minimalus.

Aukšto ir žemo slėgio EGR:
Išmetamųjų dujų recirkuliacijos sistemą galima suskirstyti į dvi sistemas, būtent aukšto slėgio EGR ir žemo slėgio EGR. Skirtumas yra tas, kur išmetamosios dujos atsiskiria nuo išmetamųjų dujų. Abiejų sistemų veikimas, privalumai ir trūkumai aprašyti toliau.

Aukšto slėgio EGR (trumpas kelias):
Išmetamosios dujos jau grąžinamos į variklį prieš turbiną. Tarp išmetimo kolektoriaus ir turbo yra EGR vamzdis. Šiame vamzdyje dažnai yra aušintuvas, skirtas sumažinti išmetamųjų dujų temperatūrą. EGR vožtuvas yra šios linijos gale. Atsidarius EGR vožtuvui, išmetamosios dujos linijoje susimaišo su įsiurbiamu oru, tiekiamu iš tarpinio aušintuvo į variklio įsiurbimo angą.

Aukšto slėgio EGR privalumai:

EGR galima labai greitai pritaikyti prie dinamiškos variklio būklės.
Šalto užvedimo metu EGR padės kuo greičiau pakelti temperatūrą degimo kameroje (standartas EURO III kartos ir vėlesnės kartos dyzeliniams varikliams).

Suvart:

Užteršimas įsiurbimo takuose dėl suodžių susidarymo.
Išmetamosios dujos turi būti aušinamos labiau nei naudojant žemo slėgio EGR.
Išmetamųjų dujų srautas nevisiškai išnaudojamas turbinos turbinai varyti; dalis dujų jau išlieta prieš turbiną.

Žemo slėgio EGR (ilgas maršrutas):
Išmetamosios dujos į variklio įsiurbimo angą grąžinamos tik po kietųjų dalelių filtro. Paprastai EGR vožtuvo išėjimas yra prijungtas prie kompresoriaus įleidimo angos (kaip parodyta paveikslėlyje), tačiau kartais jis yra prijungtas tarp tarpinio aušintuvo ir įsiurbimo kolektoriaus. Trūkumas yra tas, kad grąžinamos išmetamosios dujos yra per mažo slėgio ir greičio. Norėdami tai išspręsti, išmetimo sistemoje (po EGR atšakos) yra sumontuotas papildomas vožtuvas. Kai šis papildomas vožtuvas užsidaro, slėgis tarp turbo ir vožtuvo padidėja. Dėl padidėjusio slėgio išmetamosios dujos per atšaką bus nukreiptos į EGR vožtuvą.

Žemo slėgio EGR privalumai:

Visos išmetamosios dujos jau buvo panaudotos turbinos turbinoje
Išmetamųjų dujų temperatūra žema (nenaudojant EGR aušintuvo) dėl aukšto slėgio EGR.
EGR dujos švaresnės, nes, be kita ko, kietųjų dalelių filtras jau atliko išmetamųjų dujų papildomą apdorojimą, todėl variklio tarša dėl suodžių susidarymo mažesnė.

Suvart:

Išmetamųjų dujų papildymas į įsiurbiamą orą (pagal dinaminę variklio būklę) vyksta lėčiau, nes EGR turi nuvažiuoti ilgesnį atstumą.
EGR vožtuvas yra toliau nuo įsiurbimo vožtuvų.

Trūkumai ir galimi gedimai:
EGR vožtuvas nepagerina variklio veikimo. Naudojant EGR vožtuvą, gali sumažėti našumas ir padidėti sąnaudos. Taip pat smarkiai padidės vidinė tarša (žr. paveikslėlį). Nešvarumai prilimpa prie visko ir tokiu būdu užteršia ir įsiurbimo kolektorių bei variklio įsiurbimo vožtuvus. Ypač ramiai vairuojant šie teršalai lieka variklyje.

Vienintelis EGR privalumas – išmetamosios dujos švaresnės; NOx emisija mažėja. Senesniuose dyzeliniuose varikliuose EGR vožtuvus buvo galima lengvai uždaryti naudojant uždarymo plokštę. Naujų automobilių gamintojai davikliais ir kitais būdais užtikrina, kad nebebus įmanoma išjungti EGR ar suklaidinti, nes slėgiai matuojami įvairiose vamzdžio vietose. Štai kodėl naujesniuose automobiliuose taip pat reikės atlikti variklio valdymo sistemos programinį reguliavimą. Tai dažnai yra naujos lustų derinimo programinės įrangos dalis.

Gali atsitikti taip, kad EGR vožtuvas netyčia lieka atidarytas, kol jis nevaldomas. Tada į variklį tiekiama per daug išmetamųjų dujų. Naudodami skaitymo įrenginį galime tai atpažinti pagal:

(nuolat) aukšta įsiurbiamo oro temperatūra dėl išmetamųjų dujų (žr. puslapį apie temperatūros jutikliai);
per maža oro masės matuoklio reikšmė: didelę įeinančio oro dalį sudaro oras, kuris ateina iš EGR, o ne iš oro filtro.

EGR aušintuvas:
Išmetamųjų dujų temperatūra yra maždaug 300 laipsnių esant dalinei apkrovai (esant pastoviai temperatūrai greitkelyje) ir daugiau nei 700 laipsnių esant pilnai apkrovai. Tačiau kuo šaltesnis oras tiekiamas į įsiurbimo angą, tuo geriau veikia variklis. Šaltame ore yra daugiau deguonies. Šiltas oras yra labiau išsiplėtęs, todėl jame yra mažiau deguonies. Vis dėlto šiltos išmetamosios dujos grąžinamos į variklį.
Dažnai tarp EGR vožtuvo ir variklio įsiurbimo angos yra EGR aušintuvas. Tai veikia kaip šilumokaitis. Aušinimo skystis teka per EGR aušintuvą (fiksuotais kanalais, todėl tiesiogiai nesiliečia su išmetamosiomis dujomis). Aušinimo skystis sugeria šilumą iš išmetamųjų dujų. Aušinimo skystis tampa šiltesnis, o išmetamosios dujos atvėsta. EGR aušintuvas sumažina temperatūrą kiek įmanoma, geriausia apie 100 laipsnių.

Daugiau informacijos apie šią šilumos mainų techniką rasite skyriuje šilumokaitis.

Be EGR, benzininiai varikliai taip pat naudoja EGR antrinis oro siurblys naudojamas išmetamosioms dujoms papildomai apdoroti ir naudojamas dyzeliniuose varikliuose SCR (selektyvus katalizinis redukcija) katalizatorius su „AdBlue“pritaikyta dozavimo sistema.